Công ty khởi nghiệp Anh Pulsar Fusion đã tiết lộ khái niệm tên lửa nhiệt hạch hạt nhân đầy tham vọng Sunbird, được thiết kế để rút ngắn đáng kể thời gian di chuyển liên hành tinh. Được phát triển bí mật trong thập kỷ qua, dự án này nhằm cắt giảm một nửa hành trình đến Sao Hỏa và Sao Diêm Vương chỉ trong bốn năm. Với kế hoạch thử nghiệm mặt đất vào năm 2025 và trình diễn trên quỹ đạo vào năm 2027, Sunbird có thể đánh dấu một bước tiến mạnh mẽ trong công nghệ đẩy thế hệ tiếp theo.

Không giống như tên lửa hóa học thông thường, Sunbird dựa vào nhiệt hạch hạt nhân – một quá trình giống như các ngôi sao đang sản sinh ra năng lượng – để đẩy tàu vũ trụ. Thay vì hoạt động độc lập, những phương tiện chạy bằng năng lượng nhiệt hạch này được thiết kế để gắn vào tàu vũ trụ lớn hơn, kéo theo các khối hàng một cách hiệu quả qua những khoảng cách liên hành tinh rộng lớn.

Hệ thống đẩy nhiệt hạch xây dựng trên các hợp tác trước đây của Pulsar Fusion với các tổ chức học thuật lớn. Năm 2023, công ty đã hợp tác với Đại học Southampton và Cambridge trong các dự án được Cơ quan Vũ trụ Anh tài trợ để khám phá hệ thống phân hạch hạt nhân tích hợp cho hệ thống đẩy điện. "Gần đây chúng tôi đã đưa vào hoạt động không phải một, mà là hai trong số những buồng thử nghiệm hệ thống đẩy vũ trụ lớn nhất ở Vương quốc Anh, nếu không muốn nói là toàn châu Âu," CEO Richard Dinan cho biết. Pulsar hiện là trung tâm thử nghiệm hệ thống đẩy vũ trụ quốc tế, và chúng tôi có kế hoạch mở rộng nhanh chóng."

Trọng tâm ngay lập tức của công ty là tiến tới thử nghiệm trên quỹ đạo. Các thành phần của Sunbird dự kiến sẽ được trình diễn vào cuối năm nay khi Pulsar Fusion đẩy mạnh mục tiêu đạt được nhiệt hạch hạt nhân trong không gian vào năm 2027. Tầm nhìn rộng lớn hơn bao gồm triển khai một đội tàu vũ trụ được bảo vệ mạnh mẽ đặt trên quỹ đạo để hỗ trợ các nhiệm vụ cho đối tác quốc tế, có khả năng cho phép di chuyển thường xuyên giữa Trái Đất, Sao Hỏa và xa hơn.

Nhiệt hạch hạt nhân mang lại tiềm năng chuyển đổi so với các nguồn năng lượng truyền thống như phân hạch hạt nhân hoặc nhiên liệu hóa thạch. Trong khi phân hạch tách các nguyên tố phóng xạ nặng như uranium thành các nguyên tố nhẹ hơn, nhiệt hạch kết hợp các nguyên tố nhẹ – thường là hydro – dưới nhiệt độ và áp suất cực cao. Kết quả là một quá trình tạo ra năng lượng gấp bốn lần so với phân hạch và hàng triệu lần so với nhiên liệu hóa thạch, đồng thời không tạo ra chất thải phóng xạ nguy hiểm. Mặc dù có tiềm năng, việc duy trì phản ứng nhiệt hạch trên Trái Đất vẫn còn khó khăn do yêu cầu đầu vào năng lượng rất lớn.

Dinan lập luận rằng không gian mang lại môi trường thuận lợi hơn cho nhiệt hạch, nhờ vào việc tự nhiên thiếu can thiệp của khí quyển. "Thực hiện nhiệt hạch trên Trái Đất là rất không tự nhiên," Dinan nói với CNN. "Không gian là nơi hợp lý, phù hợp hơn để thực hiện nhiệt hạch vì đó là nơi nó muốn xảy ra theo tự nhiên." Thiết kế của Sunbird tận dụng lợi thế này bằng cách sử dụng lò phản ứng tuyến tính thay vì tokamak hình tròn thường được sử dụng trên Trái Đất. Những lò phản ứng này sử dụng từ trường mạnh để làm nóng plasma, tạo ra điều kiện cần thiết cho nhiệt hạch bằng cách sử dụng lượng nhiên liệu nhỏ, chẳng hạn như heli-3. Không giống như các lò phản ứng trên Trái Đất dựa vào tương tác neutron để tạo nhiệt, Sunbird sẽ tạo ra proton như "khí thải hạt nhân", trực tiếp đẩy tàu vũ trụ. Mặc dù phương pháp này không hiệu quả và tốn kém cho việc tạo ra năng lượng trên mặt đất, nhưng nó lại rất phù hợp cho du hành vũ trụ, nơi việc giảm khối lượng nhiên liệu và đạt được tốc độ cao là rất quan trọng.

Dinan so sánh chức năng của Sunbird với hệ thống chia sẻ xe đạp đô thị: các phương tiện tái sử dụng được đặt trên quỹ đạo gặp gỡ với tàu vũ trụ giữa hành trình để thay thế động cơ hóa học kém hiệu quả bằng các giải pháp thay thế chạy bằng năng lượng nhiệt hạch. Khái niệm này có thể rút ngắn đáng kể các nhiệm vụ liên hành tinh, cho phép các chuyến đi giữa Trái Đất và Sao Hỏa trong chưa đầy sáu tháng và hành trình đến Sao Mộc hoặc Sao Thổ chỉ trong hai đến bốn năm. Các cuộc trình diễn ban đầu sẽ bắt đầu với việc thử nghiệm bảng mạch trên quỹ đạo vào cuối năm nay, tiếp theo là thí nghiệm nhiệt hạch tuyến tính quy mô nhỏ vào năm 2027 để xác nhận nguyên lý vật lý cơ bản. Nếu thành công, các phương tiện Sunbird quy mô đầy đủ có thể hoạt động trong vòng năm năm.

Tiềm năng của Sunbird mở rộng ra ngoài du hành liên hành tinh. Nó cũng có thể hỗ trợ các nhiệm vụ khai thác tiểu hành tinh, cắt giảm thời gian khứ hồi từ ba năm xuống còn ít nhất một hoặc hai năm. Các tổ chức khác cũng đang theo đuổi các con đường tương tự. Helicity Space, ví dụ, đã bảo đảm khoản đầu tư từ Lockheed Martin để phát triển động cơ nhiệt hạch riêng của mình, trong khi NASA và General Atomics đang phát triển các lò phản ứng dựa trên phân hạch cho các nhiệm vụ có người lái tiềm năng đến Sao Hỏa, với các thử nghiệm dự kiến vào năm 2027.

Các chuyên gia bên ngoài Pulsar Fusion nhận ra tiềm năng chuyển đổi của hệ thống đẩy nhiệt hạch, mặc dù có những thách thức kỹ thuật. Aaron Knoll của Đại học Hoàng gia London nói với CNN rằng trong khi sản lượng năng lượng phải vượt quá đầu vào để tạo ra năng lượng trên Trái Đất, hệ thống đẩy vũ trụ được hưởng lợi từ bất kỳ năng lượng ròng nào vì nó trực tiếp tăng cường hiệu quả lực đẩy. Tuy nhiên, thu nhỏ lò phản ứng và hệ thống hỗ trợ vẫn là một thách thức kỹ thuật chính. Bhuvana Srinivasan từ Đại học Washington nhấn mạnh những lợi thế to lớn mà hệ thống đẩy nhiệt hạch có thể mang lại, ngay cả đối với các nhiệm vụ mặt trăng. Với lực đẩy cao và hiệu quả, nó có thể cho phép triển khai toàn bộ căn cứ mặt trăng, bao gồm cả phi hành đoàn, chỉ trong một chuyến bay. Bà cũng nhấn mạnh khả năng sử dụng các nhiệm vụ chạy bằng năng lượng nhiệt hạch để khai thác tài nguyên, chẳng hạn như thu hoạch heli-3 từ Mặt Trăng - một nhiên liệu quan trọng cho các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai. Việc mở khóa hệ thống đẩy nhiệt hạch, bà nói thêm, sẽ không chỉ mở rộng tầm với của nhân loại vào không gian sâu mà còn có thể mang lại lợi ích rộng lớn. "Khám phá các hành tinh, mặt trăng và hệ mặt trời xa hơn là điều cơ bản đối với bản chất tò mò và khám phá của chúng ta với tư cách là con người, đồng thời có thể dẫn đến lợi ích tài chính và xã hội đáng kể theo những cách mà chúng ta có thể chưa nhận ra."